답면 제동을 고려한 차륜 웹부 형상에 따른 열전달 및 열응력 해석

초록

열차의 고속화는 차륜과 레일의 반복적인 구름접촉을 통해 발생하는 피로나 마모에 의한 손상 정도를 높이고 있다. 특히 제동 시 기계적 하중뿐만 아니라 제륜자와의 접촉면에서 발생하는 마찰열에 의한 높은 열하중이 차륜에 동시에 가해지면서 주요 손상원인으로 작용을 하고 있다. 차륜의 구조는 크게 허브, 림, 웹으로 구분되며 차륜 형상에 따라 열전달 정도 및 레일과의 접촉 양상이 달라지면서 열차 성능에 영향을 미친다. 본 연구에서는 네 가지 차륜모델을 사용하여 80 km/h, 120 km/h의 속도로 답면제동을 시작하는 상황에 대한 열전달 및 열응력 해석을 진행하였다. 열전달 해석을 통해 제동 시 차륜의 온도변화를 확인하고 열응력 해석을 통해 제동 시 차륜에 발생하는 응력 및 온도변화를 산출하였다. 이를 통해 웹 형상에 따른 결과 차이를 확인하였다.

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